KR100574922B1 - Method of etching material layer using anti-reflective coating layer for semiconductor device - Google Patents
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Abstract
반도체 장치의 다층 배선 구조 및 그 제조 방법을 개시한다. 본 발명의 일 관점은, 하부 배선층 상에 하부 배선층을 노출하는 콘택홀을 가지는 층간 절연층을 형성하고, 콘택홀을 채워 하부 배선층에 전기적으로 연결되는 상부 배선층을 형성한다. 이때, 콘택홀의 측벽을 선택적으로 덮어 콘택홀의 측벽을 통한 층간 절연층과 상부 배선층 간의 물질 확산을 방지하는 장벽 스페이서(barrier spacer)층을 이온화 물리적 기상 증착(ionized physical vapour deposition) 방법으로 형성한다. The multilayer wiring structure of a semiconductor device and its manufacturing method are disclosed. In one aspect of the present invention, an interlayer insulating layer having a contact hole exposing the lower wiring layer is formed on the lower wiring layer, and an upper wiring layer is formed to fill the contact hole and be electrically connected to the lower wiring layer. In this case, a barrier spacer layer that selectively covers the sidewall of the contact hole and prevents material diffusion between the interlayer insulating layer and the upper wiring layer through the sidewall of the contact hole is formed by an ionized physical vapor deposition method.
Description
도 1은 종래의 반도체 장치의 다층 배선 구조를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a multilayer wiring structure of a conventional semiconductor device.
도 2 또는 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 반도체 장치의 다층 배선 구조 및 그 제조 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다. 2 or 3 and 4 are cross-sectional views schematically illustrating a multilayer wiring structure and a method of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
<도면의 주용 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>
100; 반도체 기판, 200; 하부 절연층,100; Semiconductor substrate, 200; Bottom insulation layer,
300; 하부 배선층, 400; 층간 절연층,300;
410; 콘택홀, 600; 장벽 스페이서층,410; Contact holes, 600; Barrier spacer layers,
700; 상부 배선층.700; Upper wiring layer.
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 다층 배선 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a multilayer wiring structure and a method of manufacturing the same.
반도체 장치의 고집적화 또는 고동작 속도의 요구에 따라, 배선층간의 연결(interconnection) 공정을 수반하는 다층의 배선 구조가 도입되고 있다. 또한, 배선층의 재질로 구리 등과 같은 높은 전도도를 가지는 금속 물질이 사용되고 있다.BACKGROUND ART In accordance with the demand for high integration or high operation speed of semiconductor devices, a multilayer wiring structure involving an interconnection process between wiring layers has been introduced. In addition, a metal material having high conductivity, such as copper, is used as a material of the wiring layer.
구리 등은 실리콘으로 이루어지는 기판 또는 층간 절연층의 실리콘 산화물 내에서 확산도(diffusivity)가 매우 높은 특성을 가진다. 따라서, 구리 등과 같은 금속 물질을 상기한 바와 같은 배선층으로 이용하기 위해서는 이러한 실리콘을 함유하는 물질층 내로의 구리 등의 확산을 방지하는 공정이 필수적으로 수반된다. 예를 들어, 상기한 실리콘 산화물의 절연층과 구리 등의 배선층간의 계면에 장벽층(barrier layer)을 도입하는 공정이 필수적이다. Copper and the like have very high diffusivity in silicon oxide of a substrate or an interlayer insulating layer made of silicon. Therefore, in order to use a metal material such as copper as the wiring layer as described above, a process of preventing diffusion of copper or the like into the material layer containing such silicon is necessarily accompanied. For example, a process of introducing a barrier layer at an interface between the insulating layer of silicon oxide and a wiring layer such as copper is essential.
이러한 장벽층으로 주로 탄탈륨(Ta) 또는 탄탈륨 질화물(TaNX) 등이 사용되고 있다. 특히, 탄탈륨 질화물의 경우 막질 내에 함유된 질소의 함량 증가에 따라 구리에 대한 확산이 더 억제되는 우수한 특성을 나타내고 있어 그 이용이 유망하다.As such a barrier layer, tantalum (Ta) or tantalum nitride (TaN X ) is mainly used. In particular, tantalum nitride exhibits excellent characteristics in that diffusion to copper is further suppressed as the content of nitrogen contained in the film is increased, and its use is promising.
도 1은 종래의 반도체 장치의 다층 배선 구조를 개략적으로 나타낸다. 1 schematically shows a multilayer wiring structure of a conventional semiconductor device.
구체적으로, 반도체 기판(10) 상에 하부 절연층(20)으로 절연되는 하부 배선층(30)이 형성된다. 그리고, 하부 배선층(20) 상에는 하부 배선층(20)을 노출하는 콘택홀(41)을 구비하는 층간 절연층(40)이 형성된다. 그리고, 층간 절연층(40) 상에는 상부 절연층(50)이 더 형성될 수 있으며, 이때, 상부 절연층(50)에는 상부 배선층(70)의 패터닝을 위한 트렌치(trench)가 더 형성될 수 있다. 또한 층간 절연층(40)과 상부 절연층(50) 간의 계면에는 상기한 트렌치를 형성하는 식각 공정 에서 사용되는 식각 종료층(45)이 구비될 수 있다. Specifically, the
이때, 콘택홀(41)을 채워 하부 배선층(30)에 전기적으로 연결되는 상부 배선층(70)의 하부에 장벽층(60)이 형성된다. 이러한 장벽층(60)은 상기한 탄탈륨 질화물층을 스퍼터링(sputtering) 증착 방식으로 형성될 수 있다. 이와 같이 형성되는 탄탈륨 질화물층은 콘택홀(41)의 바닥 부위(65)에서는 콘택홀(41)의 측벽 부위(67)에서 보다 두꺼운 두께를 가지게 형성된다. 이는 스퍼터링 증착 방식의 특성에 대부분 기인한다. In this case, the
한편, 탄탈륨 질화물층이 앞서 설명한 바와 같이 높은 확산 억제 특성을 가지기 위해서는 높은 질소 함량을 가져야 한다. 이를 위해서 상기 스퍼터링을 질소 모드(nitride mode)로 실행하여야 한다. 즉, 질소를 스퍼터의 챔버 내에 공급하며, 탄탈륨의 타겟(target)을 이용하는 모드로 상기 스퍼터링을 수행하여야 한다. On the other hand, the tantalum nitride layer must have a high nitrogen content in order to have a high diffusion inhibitory property as described above. To this end, the sputtering must be performed in a nitrogen mode. In other words, the sputtering should be performed in a mode of supplying nitrogen into the chamber of the sputter and using a target of tantalum.
그러나, 탄탈륨 질화물층은 질소 함량이 증가함에 따라 비저항이 증가하여 면 저항(sheet resistance)의 증가를 초래하게 된다. 이러한 면 저항의 증가는 반도체 장치의 동작 속도 등을 저하시키는 등의 문제를 초래할 수 있어 억제되는 것이 바람직하다. 더욱이, 도 1에 도시된 바와 같이 장벽층(60)으로 이용되는 탄탈륨 질화물층이 상기한 바와 같은 스퍼터링 방법으로 형성되면, 콘택홀(41) 바닥 부위(65)가 두껍게 형성되는 것을 회피하기 어렵다. 따라서, 높은 콘택 저항이 수반되므로, 높은 질소를 함유하여 확산 억제 특성이 우수한 탄탈륨 질화물층을 장벽층(60)으로 이용하기가 어려워진다. However, the tantalum nitride layer increases the resistivity as the nitrogen content increases, resulting in an increase in sheet resistance. Such increase in surface resistance can cause problems such as lowering the operating speed of the semiconductor device and the like, and is preferably suppressed. Moreover, when the tantalum nitride layer used as the
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 콘택 저항의 증가를 억제하며 배선층으로 이용되는 물질의 절연층 등으로의 확산을 우수하게 억제할 수 있는 반도체 장치의 다층 배선 구조를 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a multilayer wiring structure of a semiconductor device which can suppress an increase in contact resistance and excellently suppress diffusion of a material used as a wiring layer into an insulating layer or the like.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기한 반도체 장치의 다층 배선 구조를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the multilayer wiring structure of the semiconductor device described above.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 하부 배선층 상에 형성되어 상기 하부 배선층을 노출하는 콘택홀을 가지는 층간 절연층과, 상기 콘택홀을 채워 상기 하부 배선층에 전기적으로 연결되는 상부 배선층, 및 상기 콘택홀의 측벽과 상기 상부 배선층과의 계면에 선택적으로 형성되어 상기 콘택홀의 측벽을 통한 상기 층간 절연층과 상기 상부 배선층 간의 물질 확산을 방지하는 장벽 스페이서층을 포함하는 반도체 장치의 다층 배선 구조를 제공한다. An aspect of the present invention for achieving the above technical problem, an interlayer insulating layer having a contact hole formed on the lower wiring layer and exposing the lower wiring layer, and the upper portion filled with the contact hole and electrically connected to the lower wiring layer A wiring layer, and a barrier spacer layer selectively formed at an interface between the sidewall of the contact hole and the upper wiring layer to prevent material diffusion between the interlayer insulating layer and the upper wiring layer through the sidewall of the contact hole. Provide structure.
상기 장벽 스페이서층은 상기 콘택홀에 의해서 노출되는 하부 배선층과 상기 상부 배선층과의 계면으로 연장되며, 상기 연장 부분은 상기 콘택홀의 측벽과 상기 상부 배선층의 계면에 형성된 부분에 비해 얇은 두께를 가진다. The barrier spacer layer extends to an interface between the lower wiring layer exposed by the contact hole and the upper wiring layer, and the extension portion has a thickness thinner than a portion formed at an interface between the sidewall of the contact hole and the upper wiring layer.
상기 장벽 스페이서층은 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐 또는 이들의 질화물로 이루어지는 일군에서 선택되는 어느 하나로 이루어지며, 상기 상부 배선층은 구리, 알루미늄 또는 텅스텐으로 이루어지는 일군에서 선택되는 어느 하나로 이루어진다.The barrier spacer layer is made of any one selected from the group consisting of tantalum, titanium, tungsten or nitrides thereof, and the upper wiring layer is made of any one selected from the group consisting of copper, aluminum, or tungsten.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 하부 배선층 상에 상기 하부 배선층을 노출하는 콘택홀을 가지는 층간 절연층을 형성한다. 상기 콘택홀을 채워 상기 하부 배선층에 전기적으로 연결되는 상부 배선층을 형성한다. 상기 콘택홀의 측벽을 선택적으로 덮어 상기 콘택홀의 측벽을 통한 상기 절연층과 상기 상부 배선층 간의 물질 확산을 방지하는 장벽 스페이서층을 형성한다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem is to form an interlayer insulating layer having a contact hole exposing the lower wiring layer on the lower wiring layer. Filling the contact hole to form an upper wiring layer electrically connected to the lower wiring layer. A barrier spacer layer is formed to selectively cover sidewalls of the contact holes to prevent material diffusion between the insulating layer and the upper wiring layer through the sidewalls of the contact holes.
상기 장벽 스페이서층은 상기 콘택홀의 측벽 및 노출되는 상기 하부 배선층 상에 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐 또는 이들의 질화물이 증착되어 이루어지며, 상기한 증착은 이온화 물리적 기상 증착 방법으로 이루어진다. 이에 따라, 상기 하부 배선층을 덮는 증착된 부분이 상기 증착 과정에서 인 시튜(in-situ)로 리스퍼터링되어 상기 콘택홀의 측벽에 재증착되어 상기 하부 배선층이 노출되거나 상기 하부 배선층을 덮는 증착된 부분의 두께가 상기 콘택홀의 측벽을 덮는 증착된 부분의 두께에 비해 얇게 형성된다. 상기 증착 과정에서 상기 반도체 기판의 후면에는 적어도 300와트의 기판 바이어스가 인가된다. The barrier spacer layer is formed by depositing tantalum, titanium, tungsten, or a nitride thereof on the sidewall of the contact hole and the exposed lower interconnection layer, and the deposition is performed by an ionization physical vapor deposition method. Accordingly, the deposited portion covering the lower interconnection layer is re-sputtered in-situ during the deposition process and redeposited on the sidewall of the contact hole to expose the lower interconnection layer or to cover the lower interconnection layer. The thickness is thinner than the thickness of the deposited portion covering the sidewall of the contact hole. At least 300 watts of substrate bias is applied to the rear surface of the semiconductor substrate during the deposition process.
본 발명에 따르면, 보다 안정된 확산 장벽 효과를 구현할 수 있고 이와 함께, 콘택 저항의 증가를 억제할 수 있어 신뢰성있는 반도체 장치를 제조할 수 있다. According to the present invention, it is possible to realize a more stable diffusion barrier effect and, at the same time, to suppress an increase in contact resistance, thereby manufacturing a reliable semiconductor device.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 또한, 어떤 층이 다른 층 또는 반도체 기판의 "상"에 있다라고 기재되는 경우에, 상기 어떤 층은 상기 다른 층 또는 반도체 기판에 직접 접촉하여 존재할 수 있고, 또는, 그 사이에 제3의 층이 개재되어질 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements. In addition, where a layer is described as being "on" another layer or semiconductor substrate, the layer may exist in direct contact with the other layer or semiconductor substrate, or a third layer therebetween. May be interposed.
본 발명의 실시예에서는 장벽층이 콘택홀의 바닥을 실질적으로 노출하거나 또는 콘택홀의 바닥을 덮는 부위의 두께를 콘택홀의 측벽을 덮는 두께에 비해 매우 작도록 장벽층을 형성한다. 이를 위해서, 본 발명의 실시예에서는 이온화 물리적 기상 증착(ionized physical vapour deposition) 방법으로 장벽층을 형성한다. 이와 같은 본 발명의 실시예에 의한 반도체 장치의 다층 배선 구조를 그 제조 방법을 예로 들어 상세하게 설명한다. In an embodiment of the present invention, the barrier layer is formed such that the barrier layer substantially exposes the bottom of the contact hole or the thickness of the portion covering the bottom of the contact hole is very small compared to the thickness covering the side wall of the contact hole. To this end, in the embodiment of the present invention, the barrier layer is formed by an ionized physical vapor deposition method. The multilayer wiring structure of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the manufacturing method thereof.
도 2 또는 도 3은 콘택홀(410)의 측벽을 선택적으로 덮는 장벽 스페이서층(600)을 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다. 2 or 3 schematically illustrate forming a
구체적으로, 반도체 기판(100) 상에 하부 절연층(200)으로 절연되는 하부 배선층(300)을 형성한다. 하부 배선층(300)은 도전 특성을 가지며, 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 텅스텐 등으로 이루어진다. 또는 이들 금속 원소들을 포함하는 합금으로 이루어진다. In detail, the
이후에, 하부 배선층(300)을 덮는 층간 절연층(400)을 실리콘 산화물 등과 같은 절연 물질로 형성한다. 다음에, 사진 식각 공정 등을 이용하여 층간 절연층(400)의 일부를 선택적으로 식각하여, 하부의 하부 배선층(300)의 표면을 선택적으로 노출하는 콘택홀(410)을 형성한다. Subsequently, the
이러한, 콘택홀(400) 형성 단계 이전에, 상기 층간 절연층(400) 상에 상부 절연층(500)을 형성한다. 연후에, 상부 배선층(도시되지 않음)의 패터닝을 위해서 상부 절연층(500)을 패터닝하여 트렌치(510)를 형성한다. 상부 절연층(500)과 층간 절연층(400)의 계면에는 상기한 트렌치(510)를 패터닝하는 공정에 이용되는 식각 종료층(450)이 도입될 수 있다. Before the
상술한 바와 같이 콘택홀(410)이 형성된 이후에, 물질 확산을 억제하기 위한 층간 절연층(400) 상에 장벽 스페이서층(600)을 형성한다. 이때, 장벽 스페이서층(600)은 탄탈륨, 티타늄 또는 텅스텐 등으로 형성되거나 이러한 물질의 질화물로 형성된다. 바람직하게는 탄탈륨 질화물로 형성된다. 이때, 탄탈륨 질화물 등은 높은 질소 함량을 가지면 더 우수한 확산 억제 특성을 가지도록 하는 것이 바람직하다.After the
장벽 스페이서층(600)은 콘택홀(410)의 측벽을 덮도록 선택적으로 형성된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 장벽 스페이서층(600)의 콘택홀(410)의 바닥 부분(415)을 실질적으로 노출하고, 콘택홀(410)의 측벽을 덮도록 장벽 스페이서층(600)이 선택적으로 형성된다. 이때, 상부 절연층(500)의 상부를 덮도록 장벽 스페이서층(600)이 연장될 수 있고, 또한, 트렌치(510)의 측벽을 덮도록 연장될 수 있다. The
또는, 도 2에 도시된 바와 같이, 장벽 스페이서층(600)의 콘택홀(410)의 측벽을 덮는 부분(670)의 두께가 콘택홀(410)의 바닥 부위를 덮는 부분(650)에 비해 두꺼운 두께로 형성되도록 장벽 스페이서층(600)이 연장될 수 있다. 즉, 콘택홀(410)의 측벽을 덮는 장벽 스페이서층(600)의 두꺼운 부위로부터 콘택홀(410)의 바닥 부위 등으로 얇게 연장되게 장벽 스페이서층(600)을 형성할 수 있다. Alternatively, as shown in FIG. 2, the thickness of the
이와 같은 장벽 스페이서층(600)은 이온화 물리적 기상 증착 방법을 이용함으로써 구현될 수 있다. 이를 장벽 스페이서층(600)으로 탄탈륨 질화물을 이용하는 경우를 예로 들어 보다 상세하게 설명한다. The
탄탈륨으로 이루어지는 타겟(target)이 도입되는 챔버에 반응성 질소 가스를 높은 유량으로 흘려 보내며 스퍼터링 공정을 실행한다. 이때, 타겟은 유입되는 반응성 질소와 반응하여 질화되며 스터퍼된다. 즉, 질소 모드로 스퍼터링 공정이 수행된다. 이때, 유입되는 반응성 질소의 유량은 매우 높게 유지한다. 이는 증착되는 탄탈륨 질화물층 내에 질소를 높게 함유하도록 유도하기 위해서이다. A sputtering process is performed while flowing a reactive nitrogen gas at a high flow rate into a chamber into which a target made of tantalum is introduced. At this time, the target is reacted with the introduced reactive nitrogen to be nitrided and stuffed. That is, the sputtering process is performed in nitrogen mode. At this time, the flow rate of the incoming reactive nitrogen is kept very high. This is to induce high nitrogen content in the tantalum nitride layer to be deposited.
이때, 일반적인 물리적 기상 증착에 의해 스퍼터된 입자들에는 중성 입자들이 대다수 포함되나, 본 발명의 실시예에서 이용하는 이온화 물리적 기상 증착에서는 챔버 벽면 등에 RF 파워 등을 인가하여 스퍼터되는 입자들에 포함되는 중성 입자들을 이온화시킨다. 즉, 스퍼터되어 반도체 기판(100) 상에 증착될 입자군에 포함되는 탄탈륨 이온의 함유량이 보다 증가하게 된다. 그리고, 반도체 기판(100)의 후면에 높은 기판 바이어스(substrate bias)를 인가함으로써, 상기한 이온화된 입자들이 반도체 기판(100) 상으로 가속되도록 한다. 이때, 기판 바이어스는 대략 300 W 이상의 높은 파워(power)가 인가될 수 있다. In this case, the particles sputtered by general physical vapor deposition include a large number of neutral particles, but in the ionized physical vapor deposition used in the embodiment of the present invention, neutral particles included in particles sputtered by applying RF power or the like to a chamber wall surface, etc. Ionize them. That is, the content of tantalum ions included in the particle group to be sputtered and deposited on the
이와 같이 증착되는 탄탈륨 질화물층은 충분히 감소된 증착 속도를 가지게 된다. 이는 질소 모드의 스퍼터링 공정의 특성에 크게 기인한다. 그러나, 탄탈륨 또는 탄탈륨 질화물의 경우 비교적 스퍼터링 수율(sputtering yield)이 우수하므로, 이러한 낮은 증착 속도로써도 반도체 기판(100) 상, 즉, 콘택홀(410)이 형성된 전면에 탄탈륨 질화물층이 충분히 증착될 수 있다. The tantalum nitride layer thus deposited will have a sufficiently reduced deposition rate. This is largely due to the nature of the sputtering process in nitrogen mode. However, in the case of tantalum or tantalum nitride, the sputtering yield is relatively excellent, and thus, even at such a low deposition rate, the tantalum nitride layer may be sufficiently deposited on the
이와 같이 탄탈륨 질화물층이 상기한 증착에 의해서 계속 증착 성장할 때, 콘택홀(410) 내에서는 콘택홀(410)의 측벽 부위에 재증착되는 현상이 일어난다. 이는, 상기한 기판 바이어스에 의해서 가속된 탄탈륨 입자 등이 초기 증착된 탄탈륨 질화물층을 리스퍼터링(resputtering)하기 때문에 발생한다. 상세하게 설명하면, 탄탈륨은 비교적 질량이 높은 중금속 입자에 해당되면, 또한, 상기한 바와 같이 이온화되기 때문에 기판 바이어스에 의해서 가속되게 된다. 이러한 가속된 입자는 반도체 기판(100) 상 전면에서 충돌하여 기증착된 탄탈륨 질화물층을 리스퍼터링하기에 충분한 에너지를 가지게 된다. As described above, when the tantalum nitride layer is continuously deposited and grown by the above-described deposition, the phenomenon in which the tantalum nitride layer is redeposited on the sidewall portion of the
이러한 리스퍼터링되는 입자들은 콘택홀(410)의 내에서는 콘택홀(410) 외부로 빠져나가지 못하고 대부분 콘택홀(410)의 측벽에 재증착하게 된다. 상세하게 설명하면, 콘택홀(410)의 바닥에서는 계속된 리스퍼터링에 의해서 재증착이 효율적으로 발생하지 못하고, 리스퍼터링되는 입자들은 콘택홀(410)의 외부로 빠져나가지도 않아, 결국 콘택홀(410)의 측벽에 재증착하게 된다. 이에 따라, 증착된 장벽 스페이서층(600)은 콘택홀(410)의 측벽을 덮는 부분(670)이 선택적으로 두꺼운 두께를 가지게 된다. 이와 함께, 리스퍼터링이 집중되는 콘택홀(410)의 바닥 부위(415)를 덮는 부분(650)은, 도 2에 도시된 바와 같이 매우 얇은 두께로 형성되거나 도 3에 도시된 바와 같이 콘택홀(410)의 바닥, 즉, 하부 배선층(300)의 표면을 노출하여 스페이서 형태로 형성된다. These resputtered particles do not escape to the outside of the
이와 같이 형성되는 장벽 스페이서층(600)으로 이용되는 탄탈륨 질화물층이 실질적으로 콘택홀(410)의 바닥 부위(415)를 이루는 하부 배선층(300)을 노출함으로써, 탄탈륨 질화물층의 비교적 높은 비저항에 기인하는 콘택 저항의 증가를 억제할 수 있다. 이와 함께, 실리콘 산화물 등으로 이루어지는 층간 절연층(400)의 표면은 선택적으로 차폐됨으로써, 장벽 스페이서층(600)은 확산 억제의 역할을 충분히 할 수 있다. 즉, 질소 모드에서 형성되어 높은 함량의 질소를 함유하는 탄탈륨 질화물의 우수한 확산 억제 특성을 충분히 이용할 수 있다. 이에 따라, 보다 안정적인 확산 장벽 효과를 얻을 수 있다. The tantalum nitride layer used as the
도 4는 상부 배선층(700)을 형성하는 단계를 개략적으로 나타낸다. 4 schematically illustrates the formation of the
구체적으로, 장벽 스페이서층(600)이 형성된 결과물 전면에 콘택홀(410)을 채우는 상부 배선층(700)을 형성한다. 이때, 상부 배선층(700)은 알루미늄, 구리, 텅스텐 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으나, 구리 또는 구리 합금으로 형성되는 것이 바람직하다. 상부 배선층(700)은 트렌치(510)를 이용하여 패터닝된다. In detail, the
상부 배선층(700)과 층간 절연층(400)과의 계면은 장벽 스페이서층(600)에 의해서 차폐되어 있으므로, 상부 배선층(700)을 이루는 물질, 예컨대, 구리 원소가 층간 절연층(400)을 이루는 실리콘 산화물 내로 확산되는 것이 억제된다. Since the interface between the
이와 함께, 도 2 도시된 바와 같이 콘택홀(410)의 바닥 부위에로 연장되는 장벽 스페이서층(600)의 연장 부분(650)은 콘택홀(410)의 측벽을 덮는 부분(670)에 비해 매우 얇은 두께를 가진다. 따라서, 상부 배선층(700)과 하부 배선층(300)간의 전기적인 저항의 증가가 최대한 억제될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 콘택홀(410)의 바닥 부위(415)가 실질적으로 노출될 경우에는 장벽 스페이서층(600)의 도입에 따른 상부 배선층(700)과 하부 배선층(300) 간의 실질적인 증가가 없게 된다. In addition, as shown in FIG. 2, the
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.
상술한 본 발명에 따르면, 이온화 물리적 기상 증착 방법을 이용하여 콘택홀의 측벽만을 선택적으로 덮고, 콘택홀이 바닥 부위를 실질적으로 노출하는 장벽 스페이서층을 형성할 수 있다. 이에 따라, 탄탈륨 질화물 등의 질소 함유량을 높여 장벽 스페이서층의 우수한 확산 억제 특성을 구현함과 동시에, 상부 배선층과 하부 배선층간의 콘택 저항의 증가를 억제할 수 있다. According to the present invention described above, it is possible to form a barrier spacer layer that selectively covers only the sidewalls of the contact holes using the ionization physical vapor deposition method, and the contact holes substantially expose the bottom portion. Accordingly, the nitrogen content of tantalum nitride or the like can be increased to realize excellent diffusion suppression characteristics of the barrier spacer layer and to suppress an increase in contact resistance between the upper wiring layer and the lower wiring layer.
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1092924A (en) * | 1996-09-18 | 1998-04-10 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
JPH10261715A (en) * | 1996-12-12 | 1998-09-29 | Nec Corp | Multilayer interconnection structure and its manufacture |
JPH11191676A (en) * | 1997-09-30 | 1999-07-13 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Interconnecting structure by copper stud with heat-resistant metal liner |
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